Установка для переработки отходов слюдопластового производства (стр. 11 из 21)
Q = k∙V∙D0,6,(3.1.1)
где k - опытный коэффициент, учитывающий влияние размеров шаров, шаровую загрузку, плотность пульпы при мокром помоле, природу измельчаемого материала, крупность питания и готового продукта, циркуляционную нагрузку, схему измельчения и др.;
V - объем барабана, м3;
D - внутренний диаметр барабана, м.
Коэффициент k определяем по формуле:
k = (2,3∙10-3
8∙10-3)∙(dн/dк), (3.1.2)где dн - средний диаметр частиц материала до измельчения, равный 20 мм;
dк - средний диаметр частиц материала после измельчения, равный 0,3 мм.
k = 5∙10-3∙(20/0,3) = 0,33.(3.1.3)
Тогда, принимая отношение диаметра барабана к его длине, равным 1/1 (т.е. L = D), получим:
Q = k∙V∙D0,6 = 0,33∙0,785∙D3∙D0,6 =(3.1.4)
= 0,33∙0,785∙D3,6 = 0,26∙D3,6,
где V = π∙R2∙L = π∙(D/2)2∙D = π∙(D2/4)∙D = (3.1.5)
= 0,785∙D2∙D = 0,785∙D3.
Откуда
D = (Q/0,26)1/3,6 ,(3.1.6)
где Q - производительность, равная 0,286 т/ч.
D = (0,286/0,26)1/3,6 = 1,02 м.(3.1.7)
Тогда длина барабана равна L = D = 1,02 м.(3.1.8)
В результате выполненных расчетов принимаем к установке однокамерную барабанную мельницу для мокрого измельчения типа 4-ШМ-2. Ее технические характеристики приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 Технические характеристики барабанной мельницы мокрого помола 4-ШМ-2
| Диаметр барабана, мм | 1200 |
| Длина барабана, мм | 1200 |
| Частота вращения барабана, об/мин | 35 |
| Мощность двигателя, кВт | 26 |
Определим параметры шаровой загрузки мельницы.
Размер шаров, загружаемых в барабан, зависит от размеров частиц измельчаемого материала и готового продукта, и может быть определен по следующему эмпирическому соотношению (формула В.А. Олевского):
dш = 4,8(lgdк)dн0,5,(3.1.9)
где dн - размер частиц материала до измельчения, равный 20 мм;
dк - размер частиц материала после измельчения, 315 мкм.
dш = 4,8(lg315)∙200,5 = 53,6 мм.(3.1.10)
Шаровая загрузка барабанных мельниц составляет приблизительно 30 % от объема барабана, т.е. коэффициент заполнения барабана мелющими телами равен φ = 0,3. Коэффициент заполнения рассчитываем по формуле:
φ = Mш /(ρн∙V),(3.1.11)
где Mш - масса шаров;
ρн - насыпная плотность шаров, равная 3800 кг/м3;
V - объем барабана мельницы.
По этой формуле определим массу шаровой загрузки:
Mш = φ∙ ρн∙V,(3.1.12)
Mш = 0,3∙3800∙0,785∙1,22 = 1546 кг.(3.1.13)
Масса одного стального шара диаметром dш = 53,6 мм:
mш =
∙π∙rш3∙ρ,(3.1.14)где rш - радиус шара;
ρ = 7800 кг/м3 – плотность стали.
mш =
∙3,14∙(26,8∙10-3)3∙7800 = 0,63 кг.(3.1.15)Число шаров в загрузке:
z = Mш/mш, (3.1.16)
z = 1546/0,63 = 2454.(3.1.17)
Определим массу загрузки, состоящую из массы Mш мелющих тел и массы измельчаемого материала, которую принимаем равной 14 % массы мелющих тел. Следовательно,
mз = 1,14∙Mш,(3.1.18)
mз = 1,14⋅1546 = 1,762 т. (3.1.19)
Масса измельчаемого материала, находящегося в мельнице:
mи = 0,14∙Mш,(3.1.20)
mи = 0,14∙1546 = 216 кг.(3.1.21)
В результате выполненных расчетов барабанная мельница мокрого измельчения 4-ШМ-2 имеет следующие параметры загрузки:
диаметр шаров dш = 53,6 мм;
масса шаровой загрузки Mш = 1546 кг;
число шаров в загрузке z = 2454;
масса влажной слюды, находящейся в мельнице mн = 216 кг. [3]
3.2 Расчет классификатора
Необходимо подобрать гидроциклон для поверочной классификации измельченной слюды. В начале технологического расчета точно устанавливаем требования, которые предъявляются к гидроциклону в данной операции и исходные условия их работы. В гидроциклон поступает на классификацию пульпа, состоящая из измельченной слюды и воды. Влажность слюды равна 50%, производительность установки - 2 тонны пульпы в сутки. С учетом того, что установка работает 7 часов в сутки питание гидроциклона:
твердого - 0,143 т/ч;
жидкого - 0,143 т/ч;
добавляемая вода - 0 т/ч;
номинальная крупность слива - 315 мкм.
Объем пульпы для классификации в гидроциклоне составляет:
Vп = Vж + Vтв = W2 + (Q2/δт),(3.2.1)
где δТ - плотность твердого в пульпе, плотность флогопита, равная 2,7 т/м3.
Vп = 0,143 + (0,143/2,7) = 0,196 м3/ч. (3.2.2)
На одну секцию измельчения в шаровой барабанной мельнице объем пульпы в питании составит:
Vсекц = Vп/N, (3.2.3)
где N - количество секций измельчения, равное 1 (так как измельчение проводится в один этап).
Vсекц = 0,196/1 = 0,196 м3/ч. (3.2.4)
Гидроциклон подбираем по граничной крупности слива, которая составляет:
dг = dн/1,75,(3.2.5)
где dн - номинальная крупность слива, равная 315 мкм.
dг = 315/1,75 = 180 мкм.(3.2.6)
По таблице 3.2.1 такая граничная крупность обеспечивается гидроциклоном с D = 500 мм, технические характеристики которого приведены в таблице 3.2.2.
Таблица 3.2.1 Данные для выбора гидроциклонов
| D, мм | 150 | 250 | 360 | 500 | 710 | 1000 | 1400 |
| dг, мкм | 20–50 | 30–100 | 40–150 | 50–200 | 60–250 | 70–280 | 80–300 |
Таблица 3.2.2 Технические характеристики ГЦ 500К
| Диаметр цилиндрической части, мм | 500 |
| Угол конуса, град | 20 |
| Диаметр сливного отверстия, мм | 150 |
| Диаметр пескового отверстия, мм | 48, 75, 96, 150 |
| Производительность по питанию при давлении 0,1 МПа, м³/час | 180 |
| Длина, мм | 825 |
| Ширина, мм | 875 |
| Высота, мм | 2210 |
Давление P0 пульпы на входе в гидроциклон при работе в замкнутом цикле должно быть не менее 0,08 МПа.
Объемная производительность гидроциклона для P0 = 0,1 МПа составит:
V = 3∙Kα∙KD∙dп∙dс∙P00,5,(3.2.7)
где KD - поправка на диаметр гидроциклона, равная 1,1;
dп - эквивалентный диаметр питающего отверстия, равный 130 мм;
dс - диаметр сливного отверстия, 150 мм;
P0 - рабочее давление пульпы на входе в гидроциклон, равное 0,1 МПа;
Kα - поправка на угол конусности для α = 20°, равная 1.
V = 3∙1∙1∙13∙15∙0,10,5 = 185 м3/ч.(3.2.8)
Необходимое количество гидроциклонов на одну секцию составит:
N = Vсекц/V = 0,17/185
1.(3.2.9)Следовательно, принимаем к установке 1 гидроциклон, обеспечивающий граничную крупность слива, равную 180 мкм.
Принимаем предварительно к установке песковую насадку с диаметром отверстия, равным 48 мм. Граничная крупность слива для песковой насадки Δ = 48 мм составляет:
dг = 1,5∙((D∙dC∙TП)/(Δ∙KD∙P00.5∙(δТ - 1)))0,5,(3.2.10)
где δт - плотность твердого в пульпе, плотность слюды флогопит, равная 2,7 т/м3;
Tп - содержание твердого в питании гидроциклона, равное 50 %.
dг = 1,5 ((50∙15∙50)/(4,8∙1,1∙0,10.5∙(2,7 - 1)))0,5 = 172,4 мкм, (3.2.11)
что меньше 180 мкм.
Нагрузка по пескам Qп выбранного гидроциклона составляет 208,7 т/ч. Удельная нагрузка тогда составит:
q = (Qп∙4) / (N∙π∙Δ2),(3.2.12)
q = (208,7∙4) / (1∙3,14∙4,82) = 0,00115 т/(м2∙ч).(3.2.13)
Удельная песковая нагрузка по твердому должна находиться в пределах 0.5
2.5 т/ч на 0,0001 м2 площади песковой насадки.Площадь насадки:
Sп = π∙R2 = 3,14∙2,4∙2,4 = 0,001808 м2.(3.2.14)
Тогда допустимая песковая нагрузка:
qд = (0,5
2,2) Sп,(3.2.15)qд = 0,000904
0,00398 т/(м2∙ч).(3.2.16)Так как qд min < q < qд mах, окончательно принимаем песковую насадку с Δ = 48 мм. [14]
3.3 Подбор насосов
Подача пульпы в гидроциклон осуществляется песковым насосами. Выбор насоса производится по заданной объемной производительности (м3/ч), содержанию твердого в пульпе и необходимому манометрическому напору.
Производительность насоса по воде определяется по формуле:
Vн2о = Vп∙(1 + Тп),(3.3.1)
где Vн2о - объемная производительность насоса по воде, м3/ч;
Vп - объемная производительность насоса по пульпе, равная 0,196 м3/ч (3.2.2);
ТП - содержание твердого в пульпе, равное 50%.
Vн2о = 0,196∙(1 + 0,5) = 0,3 м3/ч.(3.3.2)
К установке принимаем песковой насос с наименьшей возможной производительность, но обеспечивающий достаточный напор для гидроциклона ГЦ 500К. В таблице 3.3.1 приведены технические характеристики насоса П-12.5/12.5. Такой же насос установлен для перекачки пульпы в центрифугу. [14]
Таблица 3.3.1 Технические характеристики П-12.5/12.5
| Подача по воде, м3/ч | Напор, МПа | Мощность двигателя, кВт | Масса, т | Длина, м | Ширина, м | Высота, м |
| 12,5 | 0,125 | 2,2 | 0,05 | 0,840 | 0,360 | 0,365 |
3.4 Расчет центрифуги
Исходя из заданной производительности по твердому осадку Dт = 143 кг/ч, предварительно принимаем к установке универсальная центрифуга ОГШ-35.